一種顯示純鋁彩色金相組織的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種顯示純鋁彩色金相組織的方法，屬于金相樣品制備【技術(shù)領(lǐng)域】。其包括以下步驟：依次使用80目、240目、400目、800目、1000目、1500目和2000目的水砂紙對(duì)樣品進(jìn)行打磨；在蘸有1μm金剛石拋光膏的絨布上進(jìn)行機(jī)械拋光；使用振動(dòng)拋光機(jī)給樣品作三個(gè)小時(shí)的振動(dòng)拋光；進(jìn)行陽(yáng)極覆膜，其中陽(yáng)極覆膜溶液由硼氟酸和蒸餾水配制而成（其中硼氟酸質(zhì)量濃度為40%以上,體積比為1.6%-2.0%），電流密度為0.3-0.5A/cm2，陽(yáng)極覆膜時(shí)間為60-80s；之后洗凈吹干，使用偏光顯微鏡就能觀察到清晰鮮艷的純鋁彩色金相組織，且晶界完整清晰。本發(fā)明方法具有操作簡(jiǎn)便、勞動(dòng)強(qiáng)度低、著色效果好的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種顯示純鋁彩色金相組織的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金相檢測(cè)分析【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種顯示純鋁彩色金相組織的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬材料的強(qiáng)度、硬度、延展性等性能與內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)有著直接而密切的關(guān)系，所以金相觀察是研究金屬材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)最為直接和有效的方法，金相是指金屬的化學(xué)成分在金屬內(nèi)部的化學(xué)狀態(tài)和物理狀態(tài)，其中，宏觀組織(亦稱為“低倍組織”)是指用肉眼或放大鏡(通常小于30倍)觀察到的金屬材料的組織，包括晶粒的大小、形態(tài)、分布和材料中存在的缺陷(如縮孔、氣孔、裂紋、偏析和夾雜物等)，根據(jù)宏觀組織的形貌，可以判定金屬材料的質(zhì)量、存在的缺陷以及由此而造成的金屬構(gòu)件在使用過(guò)程中發(fā)生損壞失效的原因。而宏觀組織的觀察一般都需先將金屬用砂紙打磨至一定程度(很多情況下不用拋光)，直接浸入金相腐蝕劑中，使金屬的晶界顯現(xiàn)出來(lái)，晶界是取向不同而結(jié)構(gòu)相同的晶體之間的界面，也就是晶粒之間的接觸面。在晶界面上，原子排列從一個(gè)取向轉(zhuǎn)變到另一個(gè)取向，所以與晶粒不同，晶界處的原子排列處于過(guò)渡狀態(tài)，其排列的規(guī)則性較差，自由能相對(duì)較高，因此容易被快速地腐蝕掉，形成凹處，腐蝕后除晶界完整顯示外，各個(gè)晶粒由于取向和溶解度不同，在垂直光線的照射下，會(huì)清晰地顯示出明暗不同的晶粒，很多情況下可以通過(guò)肉眼直接觀察到晶粒的大小、形態(tài)和分布。但是，要定量測(cè)量很多金屬的晶粒度(晶粒度指多晶體中的晶粒大小，一般晶粒度越小，機(jī)械性能越好)，僅僅觀察宏觀組織是不夠的，一般需要將樣品研磨到2000目砂紙的程度，并經(jīng)過(guò)拋光、腐蝕工序，才能在顯微鏡下拍到晶界完整清晰的晶粒照片，從而使用截線法等手段統(tǒng)計(jì)晶粒度。
[0003]鋁是工業(yè)上最廣泛使用的材料之一，在國(guó)防、汽車工業(yè)、船舶工業(yè)、航空航天工業(yè)和日常生活中都起著重要作用，尤其是作為電力工業(yè)中重要的輸電材料，發(fā)揮著巨大的作用。由于純鋁很軟(如工業(yè)純鋁的布氏硬度僅為24-32HB )，在制備金相樣品時(shí)，較易研磨，但在普通機(jī)械拋光手段下，表面極易劃傷，很難拋光到理想的程度，而這種表面不光亮的樣品在腐蝕后，會(huì)造成微觀組織的晶界很難顯示，甚至不能分辨晶界，給統(tǒng)計(jì)晶粒度帶來(lái)很大的誤差和困難。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明不同于一般僅采用機(jī)械拋光的方式，在使用機(jī)械拋光將純鋁拋光至表面劃痕不明顯的程度后，又使用振動(dòng)拋光，將純鋁表面拋光至鏡面般光滑亮潔、肉眼看不到劃痕的程度。之后再使用陽(yáng)極覆膜的技術(shù)，從而獲得純鋁清晰鮮艷的彩色金相組織一與傳統(tǒng)的黑白金相組織相比，彩色金相具有辨識(shí)力更高、更加美觀等優(yōu)點(diǎn)，從而可以觀察到清楚完整的晶界和每個(gè)晶粒的具體形態(tài)，給統(tǒng)計(jì)晶粒度帶來(lái)很大的方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種顯示純鋁彩色金相組織的方法，且具有操作簡(jiǎn)便、勞動(dòng)強(qiáng)度低、著色效果好等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案: 一種顯示純鋁彩色金相組織的方法，其特征在于具體步驟如下:a粗磨:依次使用80目、240目、400目、800目、1000目、1500目和2000目的水砂紙對(duì)樣品進(jìn)行打磨，每一道工序中，將樣品表面磨到劃痕只朝一個(gè)方向且均勻分布的程度，并用清水沖洗干凈，將樣品轉(zhuǎn)九十度，再進(jìn)入下一道打磨工序。
[0006]b.機(jī)械拋光:在機(jī)械拋光機(jī)上,將樣品按在蘸有I μ m金剛石拋光骨的絨布上拋光，拋至樣品表面光滑潔凈且沒(méi)有較大劃痕。
[0007]c.振動(dòng)拋光:將機(jī)械拋光后的樣品放在振動(dòng)拋光機(jī)上,進(jìn)行150—240分鐘的振動(dòng)拋光，使樣品表面如鏡面一般光潔，肉眼看不到一絲劃痕。
[0008]d.陽(yáng)極覆膜:將樣品在電解拋光機(jī)上進(jìn)行覆膜處理，陽(yáng)極覆膜溶液由質(zhì)量濃度為40%以上的硼氟酸和蒸餾水配制成體積比為1.6%-2.0%的溶液；陽(yáng)極覆膜溶液配制過(guò)程為:先將16-20ml的硼氟酸倒入燒杯中，再倒入蒸懼水稀釋至1000ml,并用玻璃棒攪拌5min,使溶液混合均勻；陽(yáng)極覆膜的電流密度為0.3-0.5A/cm2,陽(yáng)極覆膜的時(shí)間為60_80s，陽(yáng)極覆膜完成后酒精沖洗樣品，并用冷風(fēng)吹干，使用偏光顯微鏡即可觀察到清晰的純鋁彩色金相組織。
[0009]上述樣品的打磨最好使用預(yù)磨機(jī)或直接手磨。
[0010]上述水砂紙最好為碳化硅或氧化鋁材質(zhì)。
[0011]由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果:
1.操作簡(jiǎn)便，陽(yáng)極覆膜溶液成分易于獲得，配制簡(jiǎn)便。
[0012]2.無(wú)需加熱，常溫下即可進(jìn)行。
[0013]3.耗時(shí)少，重現(xiàn)性佳，著色效果好，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
[0014]4.能將純鋁的彩色金相組織清晰顯現(xiàn)出來(lái)，偏光顯微鏡觀察下晶粒的大小、形態(tài)和分布清楚可辨，非常有利于晶粒度的統(tǒng)計(jì)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是工業(yè)純鋁經(jīng)實(shí)施例中的步驟后偏光拍攝得到的彩色金相組織。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0017]實(shí)施例:
對(duì)工業(yè)純鋁(純度為99.7%)樣品進(jìn)行打磨處理。所述打磨處理具體包括:以水作為潤(rùn)濕劑將樣品潤(rùn)濕，然后進(jìn)行打磨。依次使用80目、240目、400目、800目、1000目、1500目和2000目的水砂紙打磨需要觀察的表面，每次打磨的時(shí)間一般可以為1-5分鐘，這樣可以得到大致平整且沒(méi)有過(guò)大劃痕的磨面。在打磨時(shí)，水砂紙安放在預(yù)磨機(jī)上，由其帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，預(yù)磨機(jī)的轉(zhuǎn)速可以為200-500r/min，預(yù)磨機(jī)上方不斷有水流下以起到潤(rùn)濕和冷卻砂紙的作用，使待觀察的表面朝向砂紙，并保持表面和砂紙均勻接觸，按住樣品在砂紙上磨。每次更換砂紙后將所述樣品旋轉(zhuǎn)九十度，直到將上一道工序的劃痕完全磨掉，使新的劃痕方向一致、大小均勻，每次換砂紙前需用水將樣品和新的砂紙清洗干凈，以除去砂粒。打磨后用清水將樣品表面清洗干凈，并噴上酒精吹干。
[0018]在磨拋機(jī)上裝入黑色拋光絨布,并涂上I Pm的金剛石拋光膏，開(kāi)動(dòng)磨拋機(jī)，轉(zhuǎn)速可以為100-700r/min，上方不斷有水流下，起到潤(rùn)濕和冷卻砂紙的作用，將磨好的樣品輕輕放在絨布上并與拋光膏接觸，拋光膏和樣品的摩擦使樣品表面越來(lái)越平整光滑，約15min后，取出樣品并用酒精洗凈吹干后，肉眼觀察可知其表面已被拋光到較為光亮、劃痕較小且較少的程度；之后將樣品放入振動(dòng)拋光機(jī)中，加上拋光膏，開(kāi)動(dòng)三個(gè)小時(shí)后取出樣品并清洗干凈，樣品表面已如鏡面一般光滑亮潔。
[0019]然后將樣品放入電解拋光機(jī)中進(jìn)行覆膜處理，陽(yáng)極覆膜溶液由硼氟酸和蒸餾水配制，其中硼氟酸質(zhì)量濃度為40%以上，所占體積比為2.0% (陽(yáng)極覆膜溶液配制過(guò)程為:先將20ml的硼氟酸倒入燒杯中，再倒入蒸懼水稀釋至1000ml,并用玻璃棒攪拌5min,使溶液混合均勻；陽(yáng)極覆膜的電流密度為0.5A/cm2,陽(yáng)極覆膜的時(shí)間為80s，陽(yáng)極覆膜完成后酒精沖洗樣品，并用冷風(fēng)吹干，使用帶有偏光顯微鏡即可觀察到清楚的工業(yè)純鋁彩色金相組織，如圖1所示。
【權(quán)利要求】
1.一種顯示純鋁彩色金相組織的方法，其特征在于該方法具體步驟如下: a.粗磨:依次使用80目、240目、400目、800目、1000目、1500目和2000目的水砂紙對(duì)樣品進(jìn)行打磨，每一道工序中，將樣品表面磨到劃痕只朝一個(gè)方向且均勻分布的程度，并用清水沖洗干凈，將樣品轉(zhuǎn)90°，再進(jìn)入下一道打磨工序； b.機(jī)械拋光:在機(jī)械拋光機(jī)上，將樣品按在蘸有Iym金剛石拋光膏的絨布上拋光，拋至樣品表面光滑潔凈且沒(méi)有較大劃痕； c.振動(dòng)拋光:將機(jī)械拋光后的樣品放在振動(dòng)拋光機(jī)上，進(jìn)行150_240min的振動(dòng)拋光； d.陽(yáng)極覆膜:將樣品在電解拋光機(jī)上進(jìn)行覆膜處理，陽(yáng)極覆膜溶液由質(zhì)量濃度為40%以上的硼氟酸和蒸餾水配制成體積比為1.6%-2.0%的溶液；陽(yáng)極覆膜溶液配制過(guò)程為:先將16-20ml的硼氟酸倒入燒杯中，再倒入蒸懼水稀釋至1000ml,并用玻璃棒攪拌5min,使溶液混合均勻；陽(yáng)極覆膜的電流密度為0.3-0.5A/cm2,陽(yáng)極覆膜的時(shí)間為60_80s，陽(yáng)極覆膜完成后酒精沖洗樣品，并用冷風(fēng)吹干，使用偏光顯微鏡即可觀察到清晰的純鋁彩色金相組織。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述的一種顯示純鋁彩色金相組織的方法，其特征在于所述樣品的打磨使用預(yù)磨機(jī)或直接手磨。
3.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述的一種顯示純鋁彩色金相組織的方法，其特征在于所述水砂紙為碳化硅或氧化鋁材質(zhì)。
【文檔編號(hào)】G01N1/32GK104006994SQ201410223760
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】梁冬, 梁柱元, 孫杰, 仲紅剛, 翟啟杰 申請(qǐng)人:上海大學(xué)